CN114035249B - 光学结构及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学结构及显示装置。该光学结构包括反射层以及设置在反射层上的折射层；反射层包括多个台体，多个台体呈阵列分布，折射层包括多个平凸透镜，多个平凸透镜呈阵列分布，台体的第一端面与平凸透镜的底面相对设置。当显示屏发出的光线经过反射层的台体时，大角度光线会打到台体的侧面，大角度光线在台体的侧面与空气的界面处会发生全反射，使得大角度光线的射出方向发生改变，与小角度光线进行混光。光线经过反射层后，进入折射层，各个不同角度的光线在平凸透镜表面不同位置处进行折射，产生相同角度的出射光线，相当于对各个角度的光线进行了二次混光，减小了各个角度光线的色坐标差异，减少了视角色偏的问题。

Description

光学结构及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种光学结构及显示装置。

背景技术

有机发光二极管显示器件(Organic Light Emitting Display，OLED)由于同时具备自发光、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优点，被认为是下一代平面显示器。

OLED器件通常包括：基板、设置于基板上的阳极、设置于阳极上的有机发光层、设置于有机发光层上的电子传输层、及设置于电子传输层上的阴极。器件工作时，向有机发光层发射来自阳极的空穴和来自阴极的电子，使这些电子和空穴组合产生激发性电子-空穴对，并将激发性电子-空穴对从受激态转换为基态实现发光。

目前常用的OLED器件结构为顶发射型结构，可以提高色纯度和正视角度的亮度，但由于光学微腔作用，同时也存在视角色偏的问题，即大角度视角和正视角度视角的颜色偏差比较大，严重影响显示质量。

发明内容

基于此，有针对视角色偏的问题，提供一种光学结构及显示装置。

本发明一个的目是提供一种光学结构，方案如下：

一种光学结构，包括反射层以及折射层，所述反射层设置在所述折射层的一侧；

所述反射层包括多个台体，多个所述台体呈阵列分布，所述折射层包括多个平凸透镜，多个所述平凸透镜呈阵列分布，所述台体具有第一端面、第二端面以及侧面，所述第一端面与所述第二端面相对且平行设置，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积，所述第一端面和所述第二端面分别连接于所述侧面，所述平凸透镜具有第一端面以及凸面，相邻的所述台体的侧面之间具有间隙，所述台体的第一端面与所述平凸透镜的底面相对设置。

与现有方案相比，上述光学结构具有以下有益效果：

上述光学结构可设置在显示屏上，显示屏发出的光线依次穿过反射层和折射层。当光线经过反射层的台体时，小角度光线直接从台体的第二端面射入至第一端面射出，而大角度光线会打到台体的侧面，相邻的台体之间存在空气间隙，大角度光线在台体的侧面与空气的界面处会发生全反射，使得大角度光线的射出方向发生改变，角度变小，与小角度光线进行混光。光线经过反射层后，进入折射层，相差稍大的光线在平凸透镜表面不同位置处进行折射，其出射角度基本相同，相当于对各个角度的光线进行了二次混光。经过两次混光后的光线，相当于把不同角度光线的色坐标进行了加权平均，从而减小了各个角度光线的色坐标差异，减少了视角色偏的问题，提高了显示质量。

在其中一个实施例中，所述反射层中多个所述台体为棱台和/或圆台。

在其中一个实施例中，所述台体的侧面与所述台体的第二端面的夹角为95°～135°。

在其中一个实施例中，所述台体的侧面与所述台体的第二端面的夹角为100°～120°。

在其中一个实施例中，各所述台体的形状及尺寸相同。

在其中一个实施例中，各所述平凸透镜的形状及尺寸相同。

在其中一个实施例中，所述台体的第一端面与所述平凸透镜的底面共面。

在其中一个实施例中，所述反射层和所述折射层之间设置有平板状的连接层。

在其中一个实施例中，多个台体和多个平凸透镜在位置上一一对应。

在其中一个实施例中，所述平凸透镜的数量多于所述台体的数量。

在其中一个实施例中，所述反射层与所述折射层为一体成型结构。

在其中一个实施例中，所述光学结构的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。

本发明一个的目是提供一种显示装置，方案如下：

一种显示装置，包括发光组件以及上述任一实施例所述的光学结构，在所述发光组件的出光方向上，所述折射层位于所述反射层下游。

上述显示装置具有上述任一实施例所述的光学结构，折射层设置在反射层远离发光组件的出光面的一侧，因而能够获得相应的技术效果。

所述发光组件为顶发射型OLED。

本发明一个的目是提供一种改善显示视角色偏的方法，方案如下：

一种改善显示视角色偏的方法，在显示出光路径上依次设置反射层和折射层，所述反射层包括多个台体，多个所述台体呈阵列分布，所述折射层包括多个平凸透镜，多个所述平凸透镜呈阵列分布，所述台体的第一端面与所述平凸透镜的第一端面相对设置。

上述改善显示视角色偏的方法通过反射层和折射层对各角度光线的混合匀光作用，改善显示屏的视角色偏现象。

附图说明

图1为一实施例的光学结构的结构示意图；

图2为图1所示的光学结构中的台体的结构示意图；

图3为图1所示的光学结构中的台体的截面图；

图4为图1所示的光学结构中的平凸透镜的结构示意图；

图5为显示屏光线穿过光学结构中的台体的示意图；

图6为显示屏光线穿过光学结构中的平凸透镜的示意图；

图7为一实施例的光学结构中的台体的结构示意图；

图8为另一实施例的光学结构的结构示意图；

图9为包含图1所示光学结构的显示装置的结构示意图；

图10为采用实施例1的光学结构时不同角度视角下色坐标x方向上的数值变化图；

图11为采用实施例1的光学结构时不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图；

图12为采用实施例2的光学结构时不同角度视角下色坐标x方向上的数值变化图；

图13为采用实施例2的光学结构时不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图；

图14为采用实施例3的光学结构时不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图；

图15为采用实施例3的光学结构时不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图；

图16为实施例4的显示装置中发光组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

顶发射型OLED显示屏的出射光线，由于光学微腔作用，产生较大的视角色偏。针对该问题，本发明提供一种光学结构，该光学结构对显示屏发出的各角度光线起到混合匀光作用，改善显示屏的视角色偏现象，提高显示质量。

请参考图1至图4所示，本发明一实施例的光学结构100包括反射层110以及折射层120，折射层120设置在反射层110一侧。

其中，反射层110包括多个台体111，多个台体111呈阵列分布。

折射层120包括多个平凸透镜121，多个平凸透镜121呈阵列分布。

台体111具有第一端面1112、第二端面1114以及侧面1116，第一端面1112与第二端面1114相对且平行设置，第一端面1112的面积大于第二端面1114的面积，第一端面1112和第二端面1114分别连接于侧面1116，相邻的台体的侧面1116之间具有间隙，平凸透镜121具有底面1212以及凸面1214，台体111的第一端面1112与平凸透镜121的底面1212相对设置。

需要说明的是，请参照图2和图3所示，在本发明中，台体的“第二端面”1114是指台体上的两个平行面中面积较小的面，台体的“第一端面”1112是指台体上的两个平行面中面积较大的面，台体的“侧面”1116是指“第二端面”1114和“第一端面”1112之间的台体侧表面。

需要说明的是，请参照图4所示，在本发明中，平凸透镜的“凸面”1214是指平凸透镜121上向外凸出的面，平凸透镜121的“底面”1212是指平凸透镜121上与“凸面”1214相背的面。

上述光学结构100可设置在显示屏上，显示屏发出的光线依次穿过反射层110和折射层120。当光线经过反射层110的台体111时，小角度光线直接从台体111的第二端面1114射入至第一端面射出，而大角度光线会打到台体111的侧面1116，相邻的台体111之间存在空气间隙，大角度光线在台体111的侧面1116与空气的界面处会发生全反射，使得大角度光线的射出方向发生改变，角度变小，与小角度光线进行混光。光线经过反射层110后，进入折射层120，相差稍大的光线在平凸透镜121表面不同位置处进行折射，其出射角度基本相同，相当于对各个角度的光线进行了二次混光。经过两次混光后的光线，相当于把不同角度光线的色坐标进行了加权平均，从而减小了各个角度光线的色坐标差异，减少了视角色偏的问题，提高了显示质量。

请参考图5，图中所示光线1为小角度光线，即光线1更接近于显示屏的正视角度。由于光线1角度小，一般不经过反射而穿过反射层110，进入折射层120。光线2为大角度光线，即光线2更偏离于显示屏的正视角度。相邻的台体111之间存在空气间隙，光线2打到台体111的侧面1116时，在其侧面与空气的界面处会发生全反射，由于台体111的侧面1116与台体111的第二端面1114夹角为钝角，而光线2从台体111的第二端面1114射入，因此光线2经侧面反射后，光线2的反射光线与显示屏的正视角度的偏离值减小，与光线1趋于平行，从台体111的第一端面1112射出。

请参考图6所示，光线1、光线2和光线3以相差稍大的角度进入平凸透镜121中。光线1的角度为α1，光线2的角度为α2，光线3的角度为α3，α3＞α2＞α1。三条不同角度的光线经过平凸透镜121的折射后，其出射角度基本相同。经过两次混光后的光线，相当于把不同角度光线的色坐标进行了加权平均，从而减小了各个角度光线的色坐标差异，减少了视角色偏的问题。

反射层110中多个台体111可以为棱台和/或圆台。棱台可以是但不限于三棱台、四棱台、五棱台等。

在其中一个示例中，台体111为正四棱台。在另一个示例中，台体111为正圆台，如图7所示。

在其中一个示例中，台体111的侧面1116与台体111的第二端面1114的夹角β为95°～135°。进一步优选地，在其中一个示例中，台体111的侧面1116与台体111的第二端面1114的夹角β为100°～120°。在一些具体的示例中，台体111的侧面1116与台体111的第二端面1114的夹角β为95°、100°、110°、120°、130°。

在其中一个示例中，反射层110的各个台体111的形状及尺寸相同。例如，在其中一个示例中，反射层110中各个台体111为尺寸相同的正四棱台。

在其中一个示例中，多个平凸透镜121的形状及尺寸相同。例如，在其中一个示例中，折射层120中多个平凸透镜121的凸面为尺寸相同的半圆球面。

如图1所示，在其中一个示例中，多个台体111和多个平凸透镜121在位置上一一对应。进一步地，平凸透镜121的底面1212与台体111的第一端面1112尺寸相当。在其中一个示例中，平凸透镜121的底面1212与台体111的第一端面1112等直径且重叠。在其中一个示例中，台体111的第一端面1112为正方形，平凸透镜121的底面1212的直径与台体111的第一端面1112边长相等。

如图8所示，在其中一个示例中，平凸透镜121的数量多于台体111的数量，例如平凸透镜121的数量为台体111的数量的2～5倍，多个平凸透镜121紧密排列，以减少平凸透镜121之间的空隙。

在其中一个示例中，反射层110和折射层120为一体成型结构。具体可以通过纳米压印或热塑成型等方式形成光学结构100。可以理解，在其他示例中，光学结构100也可以是反射层110和折射层120拼接而成。

在其中一个示例中，反射层110和折射层120之间设置有平板状的连接层。在其他示例中，反射层110中台体111的第一端面1112与和折射层120中平凸透镜121的底面1212共面。

可以理解地，光学结构100采用透明材质。在其中一个示例中，光学结构100的材料为有机聚合物，例如可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等。

请参考图9所示，进一步地，本发明还提供一种显示装置200，包括发光组件210以及上述任一示例的光学结构100。光学结构100设置在发光组件210的出光面上，在发光组件的出光方向上，折射层120位于反射层110下游。

上述显示装置具有上述任一示例的光学结构100，折射层120设置在反射层110远离发光组件210的出光面的一侧，因而能够获得相应的技术效果。

在其中一个示例中，发光组件210为顶发射型OLED。

光学结构100可通过光学透明胶层220粘接于发光组件上。光学透明胶层220优选折射率与光学结构100的折射率相当。例如，光学透明胶层220折射率与光学结构的折射率相差小于0.3，更优选折射率相差小于0.2，更优选折射率相差小于0.1。

进一步地，本发明还提供一种改善显示视角色偏的方法。

该改善显示视角色偏的方法是在显示出光路径上依次设置反射层和折射层。反射层包括多个台体，多个台体呈阵列分布。折射层包括多个平凸透镜，多个平凸透镜呈阵列分布。台体的第一端面与平凸透镜的底面相对设置。

上述改善显示视角色偏的方法通过反射层和折射层对各角度光线的混合匀光作用，改善显示屏的视角色偏现象。

下面提供实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种光学结构100，包括反射层110以及折射层120，折射层120设置在反射层110一侧。

反射层110包括多个台体111，多个台体111呈阵列分布。多个台体111为正四棱台，且尺寸相同，台体111的侧面1116与台体111的第二端面1114的夹角为100°。

折射层120包括多个平凸透镜121，多个平凸透镜121呈阵列分布，平凸透镜121的凸面1214为半圆球面。

台体111的第一端面1112与平凸透镜121的底面1212相对设置。多个台体111和多个平凸透镜121在位置上一一对应。平凸透镜121的底面1212与台体111的第一端面1112尺寸相当。

光学结构100为一体成型结构，材质采用PMMA。

利用光学模拟软件，模拟本实施例的光学结构100对于OLED显示屏视角色偏现象的改善，结果如图10和图11所示。图10是不同角度视角下色坐标x方向上的数值变化图。图11是不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图。

由图可知，当OLED显示屏表面没有设置该光学结构100时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx为0.05，CIEy为0.05。

在OLED显示屏表面设置该光学结构100时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx降低至0.01-，CIEy降低至0.01。

可以发现，本实施例的光学结构100对于OLED显示屏的视角色偏现象有明显的改善。

实施例2

本实施例提供一种光学结构，包括反射层以及折射层，折射层设置在反射层一侧。

反射层包括多个台体，多个台体呈阵列分布。多个台体为正圆台，且尺寸相同，台体的侧面与台体的第二端面的夹角为100°。

折射层包括多个平凸透镜，多个平凸透镜呈阵列分布，平凸透镜的凸面为半圆球面。

台体的第一端面与平凸透镜的第一端面相对设置。多个台体和多个平凸透镜在位置上一一对应。平凸透镜的第一端面与台体的第一端面尺寸相当。

光学结构为一体成型结构，材质采用PMMA。

利用光学模拟软件，模拟本实施例的光学结构对于OLED显示屏视角色偏现象的改善，结果如图12和图13所示。图12是不同角度视角下色坐标x方向上的数值变化图。图13是不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图。

由图可知，当OLED显示屏表面没有设置该光学结构时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx为0.05，CIEy为0.05。

在OLED显示屏表面设置该光学结构时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx降低至0.01以下，CIEy降低至0.01以下。

可以发现，本实施例的光学结构对于OLED显示屏的视角色偏现象有明显的改善。

实施例3

如图8所示，本实施例提供一种光学结构100，包括反射层110以及折射层120，折射层120设置在反射层110一侧。

反射层110包括多个台体111，多个台体111呈阵列分布。多个台体111为正四棱台，且尺寸相同，台体111的侧面1116与台体的第二端面1112的夹角为100°。

折射层120包括多个平凸透镜121，多个平凸透镜121呈阵列分布，平凸透镜121的凸面1214为半圆球面。

台体111的第一端面1112与平凸透镜121的底面1212相对设置。平凸透镜121的数量为台体111的数量的4倍，多个平凸透镜121紧密排列。

光学结构为一体成型结构，材质采用PMMA。

利用光学模拟软件，模拟本实施例的光学结构对于OLED显示屏视角色偏现象的改善，结果如图14和图15所示。图14是不同角度视角下色坐标x方向上的数值变化图。图15是不同角度视角下色坐标y方向上的数值变化图。

由图可知，当OLED显示屏表面没有设置该光学结构时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx为0.05，CIEy为0.05。

在OLED显示屏表面设置该光学结构时，0到60度视角的色坐标差异，CIEx降低至0.01以下，CIEy降低至0.01以下。

可以发现，本实施例的光学结构对于OLED显示屏的视角色偏现象有明显的改善。

实施例4

如图9和图16所示，本实施例提供一种显示装置200，包括发光组件210、光学透明胶层220以及光学结构100。

发光组件210为OLED，具体包括基板211、阳极层212、有机发光层213、电子传输层214、阴极层215以及封装层216。阳极层212设置在基板211上，有机发光层213设置在阳极层212上，电子传输层214设置在有机发光层212上，阴极层215设置在电子传输层214上，封装层216设置在阴极层215上。

光学结构为实施例1所提供。光学结构的折射层设置在反射层远离出光面的一侧。台体的顶部通过光学透明胶层220与发光组件的封装层相对设置。

实施例5

本实施例提供一种显示装置，包括发光组件以及光学结构。

发光组件为OLED，具体包括基板、阳极层、有机发光层、电子传输层以及阴极层。阳极层设置在基板上，有机发光层设置在阳极层上，电子传输层设置在有机发光层上，阴极层设置在电子传输层上。

光学结构为实施例2所提供。光学结构的折射层设置在反射层远离出光面的一侧。台体的顶部与发光组件的阴极层相对设置。

实施例6

本实施例提供一种改善显示视角色偏的方法。

该方法包括在显示出光路径上依次设置反射层和折射层。

反射层包括多个台体，多个台体呈阵列分布。多个台体为正四棱台，且尺寸相同，台体的侧面与台体的第二端面的夹角为100°。

折射层包括多个平凸透镜，多个平凸透镜呈阵列分布，平凸透镜的凸面为半圆球面。

台体的第一端面与平凸透镜的底面相对设置。平凸透镜的数量为台体的数量的4倍，多个平凸透镜紧密排列。

光学结构及显示装置以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学结构，其特征在于，包括反射层以及折射层，所述反射层设置在所述折射层的一侧；

所述反射层包括多个台体，多个所述台体呈阵列分布，多个所述台体紧密排列，所述折射层包括多个平凸透镜，多个所述平凸透镜呈阵列分布，多个所述平凸透镜紧密排列，所述台体具有第一端面、第二端面以及侧面，所述第一端面与所述第二端面相对且平行设置，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积，所述第一端面和所述第二端面分别连接于所述侧面，相邻的所述台体的侧面之间具有间隙，所述平凸透镜具有底面以及凸面，所述台体的第一端面与所述平凸透镜的底面相对设置，所述平凸透镜的数量为所述台体的数量的2～5倍。

2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述反射层中多个所述台体为棱台和/或圆台。

3.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述台体的侧面与所述台体的第二端面的夹角为95°～135°。

4.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述台体的侧面与所述台体的第二端面的夹角为100°～120°。

5.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，各所述台体的形状及尺寸相同；和/或

各所述平凸透镜的形状及尺寸相同。

6.如权利要求1～5中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述台体的第一端面与所述平凸透镜的底面共面；或者

所述反射层和所述折射层之间设置有平板状的连接层。

7.如权利要求1～5中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述光学结构的材料为有机聚合物。

8.如权利要求7所述的光学结构，其特征在于，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

9.如权利要求1～5中任一项所述的光学结构，其特征在于，所述反射层与所述折射层为一体成型结构。

10.一种显示装置，其特征在于，包括发光组件以及如权利要求1～9中任一项所述的光学结构，在所述发光组件的出光方向上，所述折射层位于所述反射层下游。

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